CN101323167A - 注塑成形机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种注塑成形机。开始回抽并检测压力梯度(使螺杆或者柱塞后退一定量期间的树脂压力变化量)。判别该检测到的压力梯度的绝对值是否比预先设定的基准值小，在成为比基准值小的时刻判断为树脂压力减压结束。然后，存储减压结束时的螺杆位置，而且在画面上显示从回抽开始位置到减压结束位置的螺杆移动量。

Description

注塑成形机

技术领域

本发明涉及同轴螺杆式(in-line screw type)注塑成形机或者预塑化式(pre-plasticization type)注塑成形机那样的注塑成形机，特别涉及正确地检测回抽控制中的树脂压力的减压结束或者通过螺杆的反转进行的树脂压力的减压结束的注塑成形机。

背景技术

注塑成形，使螺杆前进向金属模内注射树脂，可以分为通过保压过程形成成形品的过程、和一边使螺杆旋转一边施加规定的背压使后退在圆筒内计量规定量的树脂的过程。然后，因为在计量过程结束后发生树脂压力，所以要有使螺杆后退规定量、减压圆筒内的树脂的过程(将此称为回抽过程)，以便即使金属模打开树脂也不从喷嘴部漏出。

回抽过程的目的，如上述，是圆筒内的减压，但是当使螺杆过度后退时有时从喷嘴吸入空气，其结果，有可能发生在成形品内混入气泡的不适当的情况。因此，作为使螺杆后退的最佳量(回抽量)，希望位于充分进行圆筒内的减压而且螺杆不过度后退那样的位置。

因此，历来采用一边在画面上监视在注塑成形机的画面上显示的树脂压力和螺杆的位置的关系，一边设定最佳的螺杆移动量的方法。再有，在下述专利文献中公开了在树脂压力成为规定量(通常表压为零气压)之前自动使螺杆后退的方法。此外，所谓表压是指把大气或者环境压力作为零，把比其高的压力称为正表压，把比其低的压力称为负表压。以下本说明书中所述压力为表压。

实开昭63-124115号公报

特开平1-148526号公报

特开平2-204017号公报

实开平4-37322号公报

特开平6-71705号公报

但是，因为检测树脂压力的传感器在连续使用中有时发生零点偏移，所以有时即使传感器压力指零而实际的树脂压力减压未结束，或者有时即使传感器压力不为零而实际的树脂压力减压已结束。另外，在为了对零点来校正传感器的场合，因为通常需要临时停止连续成形，所以存在难于经常正确地对准传感器的零点的问题。

另外，一般多采用在树脂压力的检测中使用载荷变换器(称重传感器)检测螺杆从树脂受到的负载的方式。但是，螺杆受到的负载，不仅是从压缩螺杆前方的熔融树脂受到的反力，而且包含通过位于螺杆根部的半熔融状态的树脂产生的粘性阻力。因此，使用载荷变换器(称重传感器)检测到的压力包含通过树脂的粘性阻力产生的误差，即使正确地进行了校正也有与树脂压力不一致的问题。

这样，在比较压力传感器的值和规定量(通常为零气压)判定减压结束的方式中，难以正确地判定减压结束。

发明内容

因此，本申请发明的目的是，在注塑成形机中不受压力传感器的检测误差的影响，正确地判断树脂的减压结束。

本发明的注塑成形机的第一形态，具有轴向驱动螺杆或者柱塞的轴向驱动单元、检测所述螺杆或者所述柱塞的轴向位置的位置检测单元、和检测树脂压力的树脂压力检测单元，进行回抽控制。该注塑成形机还具有：树脂压力梯度检测单元和减压结束判定单元，前者根据来自所述位置检测单元的位置检测值以及来自所述树脂压力检测单元的压力检测值，检测关于在所述回抽控制中的所述螺杆或者所述柱塞的轴向位置的树脂压力的压力梯度，后者通过比较用所述树脂压力梯度检测单元检测到的压力梯度的绝对值与预先设定的值，判定树脂压力减压结束。

所述注塑成形机还可以具有下述单元：亦即，求取从开始回抽的时刻到所述减压结束判定单元判定树脂压力减压结束的时刻的所述螺杆或者所述柱塞的移动量，并对求得的移动量进行画面显示。

本发明的注塑成形机的第二形态，具有旋转驱动螺杆的旋转驱动单元、检测所述螺杆的反转量的旋转量检测单元、和检测树脂压力的树脂压力检测单元，进行通过螺杆反转实现的减压控制。该注塑成形机还具有：树脂压力梯度检测单元和减压结束判定单元，前者根据来自所述旋转量检测单元的反转量检测值以及来自所述树脂压力检测单元的压力检测值，检测关于在所述减压控制中的所述螺杆的反转量的树脂压力的压力梯度，后者通过比较用所述树脂压力梯度检测单元检测到的树脂压力梯度的绝对值与预先设定的值，判定树脂压力减压结束。

所述注塑成形机还可以具有下述单元：亦即，求取从开始减压控制的时刻到所述减压结束判定单元判定树脂压力减压结束的时刻的所述螺杆的反转量，并对求得的反转量进行画面显示。

根据本发明，即使在传感器的压力的零点偏移的场合，另外即使在传感器压力的检测值中包含通过树脂的粘性阻力产生的误差的场合，也都能够正确地检测树脂压力的减压结束时刻。

在进行通过螺杆后退实现的回抽控制的场合，通过求得减压结束的螺杆移动量或者柱塞移动量并进行画面显示，操作员能够根据所述画面显示的所述移动量设定最佳的回抽量。进而，即使不预先设定最佳的回抽量，也能够自动进行最佳的回抽控制。

另外，在进行通过反转实现的减压控制的场合，通过求得减压结束的螺杆反转量并进行画面显示，操作员能够根据所述画面显示的所述反转量设定最佳的反转量。进而，即使不预先设定最佳的反转量，也能够自动进行最佳的通过反转实现的减压控制。

附图说明

从参照附图的以下的实施例的说明中，可以明了本发明的上述以及其他的目的以及特征。附图中：

图1是作为本发明的一个实施形态的注塑成形机的主要部分框图；

图2是图1的注塑成形机执行的、通过Δ压力/Δ螺杆位置实现的减压结束时刻的判别的一例；

图3是图1的注塑成形机执行的、通过Δ压力/Δ螺杆反转量实现的减压结束时刻的一例；

图4是通过Δ压力/Δ螺杆位置实现的最佳减压距离的判别处理的流程图；

图5是表示预先设定好回抽结束条件时的进行通过Δ压力/Δ螺杆位置实现的最佳减压距离的判别的算法的流程图；

图6是基于Δ压力/Δ螺杆位置实现的最佳回抽控制的流程图。

具体实施方式

首先用图1的主要部分框图表示本发明的注塑成形机的一个实施形态。

在插入了螺杆12的注射圆筒2的尖端安装喷嘴部1，在注射圆筒2的后端部安装向注射圆筒2内供给树脂糊的料斗3。螺杆12由计量用伺服电动机9通过传动机构11旋转驱动。进而构成为：螺杆12由注射用伺服电动机5通过把传动机构4以及滚珠螺杆/螺母等的旋转运动变换为直线运动的变换机构7被轴向驱动，来进行注射以及背压控制。在注射用伺服电动机5以及计量用伺服电动机9上分别安装检测其旋转位置/速度的位置/速度检测器6、10。于是，通过该位置/速度检测器6、10，能够检测螺杆12的旋转速度、螺杆12的位置(螺杆轴向位置)、螺杆12的移动速度(注射速度)。

控制该注塑成形机的控制装置29，具有作为数值控制用的微处理器的CNC-CPU 21、作为可编程设备控制器用的微处理器的PMC-CPU 20、以及作为伺服控制用的微处理器的伺服CPU 16。然后，通过经由总线19选择相互的输入输出可进行各微处理器之间的信息传递。

在伺服CPU 16上连接有ROM 18和RAM17，前者存储有进行位置环路、速度环路、以及电流环路的处理的伺服专用的控制程序，后者用于数据的临时存储。另外，伺服CPU 16还被连接成能够通过A/D(模拟/数字)变换器15检测来自在注塑成形机本体侧设置的检测注射压等的各种压力的压力传感器8的压力信号。作为压力传感器8例如使用载荷变换器(称重传感器)。

进而，在伺服CPU 16上分别连接有伺服放大器14、13，其根据来自该伺服CPU 16的指令，驱动在注射轴上连接的注射用伺服电动机5以及在螺杆旋转轴上连接的计量用伺服电动机9。然后，向伺服CPU 16反馈来自在各伺服电动机5、9上安装的位置/速度检测器6、10的输出。各伺服电动机5、9的旋转位置，由伺服CPU 16根据来自位置/速度检测器6、10的位置反馈信号算出，在各现在位置存储寄存器中更新存储。

图1关于注射轴以及螺杆旋转轴，表示出了：驱动它们的伺服电动机5、9；检测该伺服电动机5、9的旋转位置/速度的位置/速度检测器6、10；以及伺服放大器14、13，而关于进行金属模的合模的合模轴以及从金属模中取出成形品的推出轴等各轴也具有同样的结构，所以在图1中省略了这些结构的图示。

在PMC-CPU 20上连接有存储控制注塑成形机的顺序动作的顺序程序等的ROM 28以及用于临时存储运算数据的RAM 27。在CNC-CPU 21上连接有存储整体控制注塑成形机的自动运行程序、判断与本发明有关的回抽结束时刻的处理程序等的ROM 26、以及用于临时存储运算数据的RAM 25。

用非易失存储器构成的成形数据保存用RAM 22，是用于保存关于注塑成形作业的成形条件和各种设定值、参数、宏变量等的存储器。

附带显示装置的手动数据输入装置(显示装置/输入装置)24，通过显示电路23连接总线19，可进行图表显示画面或者功能菜单的选择以及各种数据的输入操作等。此外，作为显示装置可以适当选择CRT、液晶显示装置等。在显示电路中设置后述的、用于表示解压结束的指示灯，进而显示从回抽开始到减压结束的螺杆移动量或者柱塞移动量。

通过以上的结构，PMC-CPU 20执行注塑成形机全体的顺序控制，CNC-CPU 21，根据在ROM 26的运行程序或者成形数据保存用RAM 22中存储的成形条件等对于各轴的伺服电动机进行移动指令的分配。然后，伺服CPU16，根据对于各轴分配的移动指令、和用位置/速度检测器6、10检测到的位置以及速度的反馈信号等，和历来同样进行位置环路控制、速度环路控制以及电流环路控制等的伺服控制，执行所谓的数字伺服处理，驱动控制伺服电动机5、9。

上述结构和现有的电动式注塑成形机的控制装置相同，本发明的判定在树脂压力变化量的绝对值变得比规定值小的时刻树脂压力减压结束状态的单元，是由控制该注塑成形机的控制装置29构成的。

与现有的电动式注塑成形机的控制装置的不同之点在于，构成了用下述方法来判定树脂压力的减压结束的注塑成形机，亦即，在ROM 26中存储判定处理程序，该判定处理程序在回抽过程中在使螺杆或者柱塞后移时检测所述螺杆或者柱塞在后退一定量期间的树脂压力变化量，求树脂压力的压力梯度，在该求得的树脂压力的压力梯度的绝对值变得比规定值小的时刻判定为树脂压力减压结束，CNC-CPU 21执行该判定处理程序。

使用图2以及图3说明本发明的树脂压力的减压结束的判定原理。

在本发明中，使用图2(a)的螺杆位置和树脂压力的关系或者图3(a)的螺杆反转量和树脂压力的关系进行所谓的微分处理，求图2(b)表示的对于螺杆位置的树脂压力的变化的比例或者图3(b)表示的对于螺杆反转量的树脂压力的变化的比例(以下把这些树脂压力的变化称为“压力梯度”)，根据该压力梯度判断减压结束时刻。

图2是通过使螺杆后退减低树脂压力的场合的说明图。

在图2(a)的图表中，横轴表示螺杆位置，纵轴表示树脂压力。图2(a)的虚线表示的树脂压力意味真正的树脂压力。螺杆位置零处的树脂压力意味计量结束时的压力。因此，螺杆位置零处的虚线表示的树脂压力是真正的计量结束时的压力。

检测树脂压力的载荷变换器(称重传感器)在连续使用中由于随时间变化有时发生零点偏移。因此，载荷变换器(称重传感器)的检测值，如图2(a)所示，成为在正或者负方向上与真正的树脂压力平行移动的值。其结果，在树脂压力的减压结束的时刻，载荷变换器(称重传感器)的检测值不一定成为零，有时产生偏移误差。因此，即使比较称重传感器检测值与预先设定的值(基准值)，即使根据其比较结果要检测减压结束，其检测精度也未必好。

因此，因为在称重传感器检测值自身中包含通过偏移产生的误差，所以要注意使螺杆后退一定量时的称重传感器检测值的变化量(Δ压力/Δ螺杆位置)。

在计量结束时刻，以规定的背压计量的熔融树脂进入圆筒内处于由螺杆压缩的状态。从该状态从减压过程开始到树脂压力减压结束期间，当使螺杆后退一定量时，树脂压力减小相应于被压缩的熔融树脂的体积增大的数量，其结果，称重传感器检测值也减小。此时，在称重传感器检测值中包含偏移误差，但是树脂压力的减小量和称重传感器检测值的减小量高精度一致。

然后，在树脂压力的减压结束后，因为熔融树脂未受到由于螺杆引起的压缩，所以即使使螺杆后退树脂压力也不减小，称重传感器检测值也不减小。

此时，因为树脂压力的减小量(变化量)和称重传感器检测值的减小量(变化量)一致，所以树脂压力变成为不减小时刻和称重传感器压力变成为不减小的时刻也高精度一致。

根据上述，根据使螺杆后退一定量时的称重传感器检测值的变化量(Δ压力/Δ螺杆位置)，能够高精度检测树脂压力的减压结束。

图2(b)的图表，表示从图2(a)表示的螺杆位置和树脂压力的关系求得的阶梯状的压力梯度(Δ压力/Δ螺杆位置)和螺杆位置的关系。然后，使用图2(b)，把图2(b)中表示的压力梯度等于预先设定的值(基准值)时的螺杆位置作为减压结束位置判断。作为其基准值理想的是零，但是可以设定包含零的适宜范围的值。

图3是用于说明不是通过使螺杆后退减低树脂压力(图2)而是通过反转螺杆减低树脂压力的场合的说明图。

在图3(a)的图表中，横轴表示螺杆反转量，纵轴表示树脂压力。

图3(a)的虚线表示的树脂压力意味真正的树脂压力。螺杆反转量为零处的树脂压力意味计量结束时的压力。因此，螺杆反转量为零处的虚线表示的树脂压力是真正的计量结束压力。

因为检测树脂压力的载荷变换器(称重传感器)由于随时间变化发生零点偏移，所以如图3(a)所示，载荷变换器(称重传感器)的检测值，成为在正或者负方向上与真正的树脂压力平行移动的值。

因此，注意使螺杆反转一定量时的称重传感器检测值的变化量(Δ压力/Δ螺杆反转量)。

在计量结束时刻，以规定的背压计量的熔融树脂进入圆筒内处于被螺杆压缩的状态。从该状态从减压过程开始到树脂压力减压结束期间，当使螺杆反转一定量时，因为被压缩的熔融树脂向螺杆后方移动，所以称重传感器检测值也减小。此时，虽然在称重传感器检测值中包含由于偏移引起的误差，但是树脂压力的减小量和称重传感器检测值的减小量高精度一致。

然后，在树脂压力减压结束后，因为熔融树脂不受由于螺杆引起的压缩，所以即使使螺杆后退树脂压力也不向螺杆后方移动，称重传感器检测值也不减小。此时，因为树脂压力的减小量和称重传感器检测值的减小量一致，所以树脂压力变成为不减小的时刻和称重传感器压力变成为不减小的时刻也高精度一致。

根据上述，根据使螺杆反转一定量时的称重传感器检测值的变化量(Δ压力/Δ螺杆反转量)，能够高精度检测树脂压力的减压结束。

图3(b)的图表，表示从图3(a)表示的螺杆反转量和树脂压力的关系求得的阶梯状的压力梯度(Δ压力/Δ螺杆反转量)和螺杆反转量的关系。然后，使用图3(b)，把图3(b)中表示的压力梯度等于预先设定的值(基准值)时的螺杆反转量作为减压结束反转量判断。作为该基准值理想的是零，但是可以设定包含零的适宜范围的值。

图4以及图5是表示使用“Δ压力/Δ螺杆位置”的、进行回抽过程的最佳减压距离的判别的算法的流程图。

首先，说明图4的流程图中表示的判别处理。存储回抽开始位置(步骤A1)开始回抽，进而熄灭减压结束的指示灯(步骤A2)。求压力梯度即“Δ压力/Δ螺杆位置”(步骤A3)，判断该求得的压力梯度的绝对值是否比预定的值(基准值)小(步骤A4)。当判断为压力梯度的绝对值不比基准值小时，返回步骤A3，进而，继续螺杆移动，继续压力梯度的检测，检测压力梯度。

然后，当在步骤A4判断为压力梯度的绝对值比基准值小时，点亮减压结束的指示灯(步骤A5)，把减压结束时的螺杆位置作为减压结束位置存储(步骤A6)。然后，在画面上显示从回抽开始位置到减压结束位置的螺杆移动量(步骤A7)，结束该图4的判别处理。

然后，通过手动操作或者自动地把在步骤A7画面显示的“螺杆移动量”作为回抽距离在注塑成形机内设定，能够进行回抽控制。另外，作为该“螺杆移动量”，也可以使用多次测量螺杆移动量得到的值的平均值或者移动平均值等。

图5是表示使用预先设定回抽结束条件时的“Δ压力/Δ螺杆位置”的、进行最佳减压距离的判别的算法的流程图。

说明图5的流程图中表示的判别处理。存储回抽开始位置(步骤B1)并开始回抽，进而熄灭减压结束的指示灯(步骤B2)。求压力梯度即“Δ压力/Δ螺杆位置”(步骤B3)，判断该求得的压力梯度的绝对值是否比预先设定的值(基准值)小(步骤B4)。当判断为压力梯度的绝对值不比基准值小时，接着判断回抽是否结束(步骤B5)。这里，回抽是否结束，例如，是根据通过压力传感器检测到的树脂压力或者螺杆移动量(根据螺杆位置，或者根据螺杆反转量)把预先设定的值作为基准来进行判断。当判断为回抽未结束时，返回步骤B3，进而，继续螺杆移动，继续压力梯度的检测，检测压力梯度。

然后，当在步骤B4判断为压力梯度的绝对值比基准值小时，点亮减压结束的指示灯(步骤B6)，把减压结束时的螺杆位置作为减压结束位置存储(步骤B7)。然后，在画面上显示从回抽开始位置到减压结束位置的螺杆移动量(步骤B8)，结束该图5的判别处理。

图6是表示基于压力梯度(Δ压力/Δ螺杆位置)的最佳回抽控制的算法的流程图。

当开始回抽时，从螺杆后退一定量时的压力变化量检测压力梯度(＝Δ压力/Δ螺杆位置)，求该压力梯度的绝对值(|Δ压力/Δ螺杆位置|)(步骤C1)，判断该求得的压力梯度的绝对值是否比预先设定的值(基准值)小(步骤C2)。当判断为所述压力梯度的绝对值不比基准值小时，转移到步骤C1，继续使螺杆后退，继续进行压力梯度的检测。另一方面，当在步骤C2判断为所述压力梯度的绝对值比基准值小时，停止螺杆的后退(步骤C3)，结束回抽。

以上，作为本发明的一个实施例，说明了通过使螺杆后退进行回抽的同轴螺杆式注塑成形机，但是本发明也可以应用于通过使柱塞后退进行回抽的预塑化式注塑成形机。另外，在旋转螺杆进行减压的形态中，通过在上述实施例中把螺杆移动量置换为螺杆反转量，既可以应用于同轴螺杆式注塑成形机，也可以应用于预塑化式注塑成形机。

Claims (6)

1.一种注塑成形机，具有轴向驱动螺杆或者柱塞的轴向驱动单元、检测所述螺杆或者所述柱塞的轴向位置的位置检测单元、和检测树脂压力的树脂压力检测单元，进行回抽控制，其特征在于，

具有：

树脂压力梯度检测单元，其根据来自所述位置检测单元的位置检测值以及来自所述树脂压力检测单元的压力检测值，检测关于在所述回抽控制中的所述螺杆或者所述柱塞的轴向位置的树脂压力的压力梯度；和

减压结束判定单元，其通过将用所述树脂压力梯度检测单元检测到的压力梯度的绝对值与预先设定的值进行比较，来判定树脂压力减压结束。

2.根据权利要求1所述的注塑成形机，其中，

还具有求取从开始回抽的时刻到所述减压结束判定单元判定树脂压力减压结束的时刻的所述螺杆或者所述柱塞的移动量，并对求得的移动量进行画面显示的单元。

3.根据权利要求1所述的注塑成形机，其中，

所述注塑成形机在所述减压结束判定单元判定减压结束前自动进行使螺杆或者柱塞后退的回抽控制。

4.一种注塑成形机，具有旋转驱动螺杆的旋转驱动单元、检测所述螺杆的反转量的旋转量检测单元、和检测树脂压力的树脂压力检测单元，进行通过螺杆反转实现的减压控制，其特征在于，

具有：

树脂压力梯度检测单元，其根据来自所述旋转量检测单元的反转量检测值以及来自所述树脂压力检测单元的压力检测值，检测关于在所述减压控制中的所述螺杆的反转量的树脂压力的压力梯度；和

减压结束判定单元，其通过将用所述树脂压力梯度检测单元检测到的树脂压力梯度的绝对值与预先设定的值进行比较，来判定树脂压力减压结束。

5.根据权利要求4所述的注塑成形机，其中，

还具有求取从开始减压控制的时刻到所述减压结束判定单元判定树脂压力减压结束的时刻的所述螺杆的反转量，并对求得的反转量进行画面显示的单元。

6.根据权利要求4所述的注塑成形机，其中，

所述注塑成形机在所述减压结束判定单元判定减压结束前自动进行使螺杆反转的减压控制。

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